JPH0758877B2 - 超音波固体遅延線 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、超音波固体遅延線に関し、特に、特性が良
く、製造が容易で、コストが低減な中心周波数が極めて
高い、例えば100MHz程度の、高周波の超音波固体遅延線
に係わる。

［発明の技術的背景］ 従来から、低周波の超音波固体遅延線が知られている
（特公昭47−27574号、特公昭46−22818号公報、USP3,5
81,247）。これらの低周波の超音波固体遅延線では多角
形の多重反射面を形成し、第７図のように反射面30、31
に入力トランスジユーサ32と出力トランスジユーサ33と
を配置し、一般的には横波バルク波を用いて、そのスプ
リアスを前記反射面に直交する主境界面34、35に設けた
吸収材または乱反射面36、37により吸収あるいは乱反射
している。

ところで近時、例えば高品位テレビジヨンでは、例えば
100MHzの中心周波数の極めて高い超音波固体遅延線が要
求されている。

このため、同じく横波バルク波を用いて、第８図のよう
にそのサイドローブ等拡がった波38が反射してスプリア
スにならないよう程度に遅延媒体Ｍの厚さｔを入、出力
トランスジユーサ32、33に比べて厚くしていた。

［背景技術の問題点］ このような超音波固体遅延線は、第７〜８図のように
入、出力トランスジユーサ32、33に比べて厚い遅延媒体
Ｍの部分39によるスプリアスが発生しやすく、遅延媒体
の主境界面に入射する波は入射角が大きいため仮令第７
図のように吸収材を付着しても吸収効果が薄くそのまま
反射しやすく、また遅延媒体が厚くなり、かつ１個づつ
製造するためコストが高くなるという難点がある。

［発明の目的］ 本発明は上記従来の難点に鑑みなされたもので、特性が
良く、製造が容易で、コストが低減な中心周波数が極め
て高い100MHz程度の、高周波のノンデイスパーシブな超
音波固体遅延線を提供せんとするものである。

［発明の概要］ このような目的を達成するために本発明の超音波固体遅
延線によれば、超音波固体遅延媒体に多角形の多重反射
面を形成し、反射面の一部に縦波を放射する入力トラン
スジユーサと縦波が他の反射面において縦波−横波変換
および更に他の反射面において横波−縦波変換された縦
波を入射する出力トランスジユーサとをそれぞれ配置
し、入力トランスジユーサおよび出力トランスジユーサ
は超音波固体遅延媒体と同厚であり、かつ反射面に直交
する主境界面の少なくとも一部に入力トランスジユーサ
から放射された縦波のスプリアスが主境界面において縦
波−横波変換された横波入射される超音波吸収材を設け
たものである。

［発明の実施例］ 以下、本発明の好ましい実施例を図面により説明する。

本発明の超音波固体遅延線は、第１〜２図に示すよう
に、ガラスのような超音波固体遅延媒体１には、６角形
の多重反射面２〜７が形成され、前記反射面の一部２、
４に、縦波８（点線で示す）を放射する入力トランスジ
ユーサ10と前記縦波が他の反射面５、７において縦波−
横波９（実線で示す）変換および横波−縦波変換された
縦波を入射する出力トランスジユーサ11とが配置されて
いる。なお、図示の例では多重反射面２〜７は６角形に
形成されているが、遅延線の遅延量に応じて他の多角形
とすることができる。

反射面２〜７に直交する２つの平行な主境界面12、13の
少なくとも一部、図示の例では殆ど全面に、前記入力ト
ランスジユーサ10から放射された縦波のスプリアスが主
境界面12、13において縦波−横波変換された横波が入射
されるエポキシ樹脂等の超音波吸収材14、15が設けられ
ている。

入力トランスジユーサ10および出力トランスジユーサ11
は超音波固体遅延媒体と同厚（toで示す）であり、かつ
前記主境界面12、13と直交（∠Ｒで示す）している。

また、主境界面12、13はウエハーソーイングマシンのよ
うなスライシングマシンで切断されて得られる程度の平
滑度に平滑化されている。

このように構成された超音波固体遅延線によれば、超音
波固体遅延媒体１の反射面２に配置された入力トランス
ジユーサ10からその面に90°で放射された縦波８は遅延
媒体１中を伝播してゆく。この縦波は他の反射面５にお
いて縦波−横波変換されて横波９として他の反射面６へ
曲げられて進行する。

この様子を第５図により説明する。

固体媒体１と流体媒体IIとの境界面５に縦波８がαの角
度で入射すると、反射波は縦波8aの他に横波９も現われ
る。縦波の反射角αは入射角αに等しいが、横波の反射
角βはこれと異なる。これらの反射における反射角相互
の関係は、 Sinα/Sinβ＝CpI/CsI となる。なお、CpIは媒体Ｉ中の縦波の伝播速度、CsIは
媒体Ｉ中の横波の伝播速度である。

入射縦波８と反射縦波8aの振幅の割合は媒体Ｉのポアソ
ン比をパラメータとして入射角αに依存し、反射縦波8a
の振幅が０（零）になる入射角がある。この反射縦波8a
の振幅が０になる入射角においては、入射縦波８は完全
に横波９への変換が起きる。例えば、媒体Ｉがポアソン
比約0.14の石英ガラス、流体媒体IIが空気の場合、入射
角αが約45°で反射縦波8aの振幅が０になり、入射縦波
８は完全に横波９への変換が起きる。この横波９の反射
角βは約30°となる。第１図の縦波の反射角α、横波の
反射角βは第５図のそれに対応している。

この横波は反射面６において横波−横波の全反射を受
け、さらに他の反射面７において、上記変換とは逆の横
波−縦波変換された縦波は超音波固体遅延媒体１の反射
面４に配置された出力トランスジユーサ11にその面に90
°で入射する。

前述のように本発明による超音波固体遅延線は入力トラ
ンスジユーサ10および出力トランスジユーサ11が超音波
固体遅延媒体と同厚（to）であるので、入、出力トラン
スジユーサ10、11は０モード以外のモード波を発信、受
信しない機能を実質的に帯有するから、ノンデイスパー
シブモード遅延線の構成を容易にする。但し、第３図に
示すように、殆ど主境界面12、13に平行に近い波が発生
し、スプリアス16となる。従来技術では、このスプリア
スは前述のように第７〜８図の構成で防止していたので
あるが、本発明では主境界面12、13の少なくとも一部、
図示の例では殆ど全面に、超音波吸収材14、15を設けた
ので、入力トランスジユーサ10から放射され主境界面1
2、13に平行に近い角度で入射した縦波８のスプリアス
は第５図で説明したように少なくともその一部が縦波−
横波のモード変換され大きい角度変換された横波９とな
り（第４図）、主境界面12、13、即ち超音波吸収材14、
15に小角度βで入射されるから、スプリアス波はこの超
音波吸収材14、15で大きな吸収効果で吸収され、取り除
かれる。なお、このスプリアス波が主境界面12、13にお
いて一回の反射で取り除かれない場合でも、主境界面1
2、13において数回の反射を繰り返すことにより取り除
かれる。

また、主境界面12、13は平滑化されているため、この縦
波−横波変換が円滑に行なわれるものである。

なお、入力トランスジユーサ10および出力トランスジユ
ーサ11が２つの平行な主境界面12、13と直交しているの
で、入力トランスジユーサ10から放射された直進波が主
境界面12、13間において直進して出力トランスジユーサ
11に入射する。

このような超音波固体遅延線を製造するに当たっては、
第６図に示すように、予め設計した形状寸法の多角形の
多重反射面２〜７（第１図）を形成した超音波固体遅延
媒体１のブロツク40を準備する。反射面の一部２、４に
錫電極41、42を蒸着で付ける。その上に、入力トランス
ジユーサストリツプ43と出力トランスジユーサストリツ
プ44とを配置する。この状態で遅延時間を測定し、反射
面６を必要量だけ研磨する（主調整）。これをスライシ
ングマシンで切断し、入力トランスジユーサ10と出力ト
ランスジユーサ11とを備えた各ユニツト45を得る。この
際、遅延時間を測定し、必要ならば反射面６を研磨する
（微調整）。各ユニツト45の主境界面に超音波吸収材3
6、37（第４図）としてエポキシ樹脂を接着する。

このような製造技法によれば、予め設計した形状寸法の
多角形の多重反射面を形成した超音波固体遅延媒体のブ
ロツクに、入力トランスジユーサストリツプと出力トラ
ンスジユーサストリツプを設けた状態で遅延時間を調整
した後、全体を各ユニツトに切断するので、得られた各
ユニツトに遅延時間が不揃いとなることはなく、高品質
の超音波固体遅延線が得られる。また、入力トランスジ
ユーサおよび出力トランスジユーサは超音波固体遅延媒
体と同厚で切断されるから、ノンデイスパーシブモード
遅延線の構成を容易にする。

さらに、このブロツクをウエハソーイングマシンのよう
なスライシングマシンで切断すれば、主境界面12、13は
平滑化されることになる。

［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように本発明によれば、超
音波固体遅延媒体に多角形の多重反射面を形成し、反射
面の一部に縦波を放射する入力トランスジユーサと縦波
が他の反射面において縦波−横波変換および更に他の反
射面において横波−縦波変換された縦波を入射する出力
トランスジユーサとをそれぞれ配置し、入力トランスジ
ユーサおよび出力トランスジユーサは超音波固体遅延媒
体と同厚であり、かつ反射面に直交する主境界面の少な
くとも一部に入力トランスジユーサから放射された縦波
のスプリアスが主境界面において縦波−横波変換された
横波入射される超音波吸収材を設けたので、サイドロー
ブ等拡がつた波を完全に吸収でき直進波のみ使用でき特
性が良く、中心周波数が極めて高い、例えば100MHz程度
の、高周波のノンデイスパーシブな超音波固体遅延線が
得られ、超音波固体遅延媒体の厚さを薄くすることがで
き材料が節約され、製造が容易で、高品質の超音波固体
遅延線が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波固体遅延線の平面図、第２
図は同遅延線の側面図、第３図は同遅延線の完成前の側
面図、第４図は同遅延線の完成後の側面図、第５図は同
遅延線の動作説明図、第６図は同遅延線を製造する際の
説明図、第７〜８図は従来の遅延線の側面図である。 １……超音波固体遅延媒体 ２〜７……多重反射面 （２、４……多重反射面の一部 ５……他の反射面 ７……更に他の反射面） ８……縦波 ９……横波 10……入力トランスジユーサ 11……出力トランスジユーサ 12、13……主境界面 14、15……超音波吸収材 to……同厚 ∠Ｒ……直交

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波固体遅延媒体（１）に多角形の多重
   反射面（２〜７）を形成し、前記反射面の一部（２、
   ４）に縦波（８）を放射する入力トランスジユーサ（1
   0）と前記縦波が他の反射面（５）において縦波−横波
   変換および更に他の反射面（７）において横波−縦波変
   換された縦波（８）を入射する出力トランスジユーサ
   （11）とをそれぞれ配置し、前記入力トランスジユーサ
   および出力トランスジユーサは前記超音波固体遅延媒体
   と同厚（to）であり、かつ前記反射面に直交する主境界
   面（12、13）の少なくとも一部に前記入力トランスジユ
   ーサから放射された前記縦波のスプリアスが前記主境界
   面において縦波−横波変換された横波（９）が入射され
   る超音波吸収材（14、15）を設けたことを特徴とする超
   音波固体遅延線。